光学内反射角度传感器信号检测部分设计.pdf

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光学内反射角度传感器信号检测部分设计光谱实验室李婷婷①测角原理及影响精度的因素分析引言第卷,第光学测角方法自发明以来,被广泛的应用到机械测量中,其测量准确度高这一优点在机械加工与科学研究中也得到了很好的发扬。目前存在的光学测角法大部分已成功应用到测量微小角度的设备装置中,并且测量精度也很高,但是目前存在的测角仪器在体积、量程、精确度、成本等方面无法满足本设计便携式高精度在线测角的要求虼吮韭畚奶岢隽艘恢只诠庋诜瓷涞男〗嵌检测装置,并分析影响其测角分辨率的主要因素、验证角度测量部分的准确度。光学内反射测角是利用激光人射到介质表面时,光束发生全反射时的特殊的光学特性进行角度测量的。假设光线入射角为巩,反射角为岛,当入射角由V鸾ピ龃蟮搅俳缃堑墓讨校錾涔庀中ü狻偏光的反射率也随着人射角的变化而变化琒偏光及ü夥瓷渎仕嫒肷浣歉谋涞情况如图尽月如激光干涉仪、光电自准直仪等体积庞大、造价昂贵且较难组成多维的测角系统,因此很少用于高精度的成二维测角装置的特点。本文基于光学内反射测角原理,进行二维内反射测角装置相关设计并对转换测角琋摘曼随着科技的飞速发展,小角度测量技术的准确度及精度得到了很大的提升。,具有精度高、成本低、易于组程序进行验证。关键词二维测角;光学内反射〗嵌龋徊疃中圈分类号:文献标识码:文章编号:·入胷图ü狻ü夥瓷渎仕嫒肷浣歉谋淝图婊蟮姆瓷渎是旖虼笱Ь懿馐约际跫耙瞧鞴抑氐闶笛槭姨旖蚴心峡G澜蚵褂操呕矮紫角度变化量①联系人,手机:;;.甤作者简介:,:一—邮苋掌趖丑
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入射中心角吼改变凹时的反射率进行正规化,得到:凳篆赛实验部分由上图得初始人射中心角左右。的范围内,出射光强随着入射角的改变变化而呈非线性的变化,而正规化后的反射率则呈线性的变化,因此可以利用该正规化后的输出进行微小角度的测量嗍。当取不同初始入射中心角时,ü獾姆瓷渎室膊煌T诔跏既肷渲行慕茄≡裎。时,可测角度的范围相对较大在一。到。之间,并且在此线性范围内,反射率的变化范围在一到洌纱丝梢缘玫浇细叩木ǘ龋缤甲所示。经过试验发现提高内反射的次数可以提高测量灵敏度,不同内反射次数下的反射率曲线如图宜尽NA巳〉帽冉虾玫牟饬烤ǘ炔⑶衣闶笛榈牟饬恳G螅旧杓蒲≡次内反射的差动检测方法,初始的入射中心角为.!对光电二极管接收到的光电信号进行转换、处理、计算并显示,设计相关的信号处理电路,本文主要对角度计算部分进行相关验证。假设光电信号经过痸变换、,根据差动法测角原理,得到测角范围在初始入射中心角附近一”。使直流电压自J